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Ttulo [PT]: Teoria unificada para a variao do caminho ptico em slidos isotrpicos : aplicao na espectroscopia de lente trmica
Autor(es): Leandro Herculano da Silva
Palavras-chave [PT]:

Fenmenos fototrmicos. Lente trmica. Stress ptico. Validao dos componentes. Absoro ptica. Caminho ptico. Brasil.
Palavras-chave [EN]:
Photothermal phenomena. Thermal lens. Optical stress. Validation of the components. Optical absorption. Optical path. Brazil.
Titulao: Doutor em Fsica
Banca:
Nelson Guilherme Castelli Astrath [Orientador] - UEM
Luis Carlos Malacarne - UEM
Niklaus Ursus Wetter - IPEN
Mauro Luciano Baesso - UEM
Renio dos Santos Mendes - UEM
Rafael Soares Zola - UTFPR/Apucarana
Resumo:
Resumo: A distoro da frente de onda em componentes pticos induzido pelo efeito de lente trmica pode afetar a performance e estabilidade de sistemas pticos, como lasers de alta potncia. No entanto, apesar de problemas que esse efeito pode induzir em alguns sistemas, ele a base de muitas tcnicas foto trmicas. A distoro na frente de onda resultado de um complexo efeito fotoelstico que caracteriza a degradao e propagao do feixe de laser e sua capacidade de ser focalizado em regies to pequenas quanto permitidas pelo comprimento de onda utilizado. Uma soluo analtica simples para descrio destes efeitos somente obtida para materiais fracamente absorvedores, assumindo que as componentes do stress obedecem as aproximaes de amostra fina ou amostra grossa.Nesse trabalho, foi desenvolvido um modelo terico generalizado para descrever a variao do caminho ptico relacionado com o perfil de temperatura para todas as classes de materiais absorvedores. A modelagem baseada na soluo da equao termo elstica e fornece a evoluo temporal para temperatura, deformao superficial e para as componentes de stress independente da espessura do elemento ptico, considerando materiais semitransparentes, isotrpicos, homogneos e sujeitos a uma carga trmica com simetria axial. Com a finalidade de aplicar o modelo aqui desenvolvido no design de sistemas laser,foi simulado a variao do caminho ptico para diferentes tipos de vidros pticos, sendo possvel tambm, determinar a espessura para a correta aplicao das aproximaes de amostra fina e amostra grossa. Usando as expresses para a variao do caminho ptico foi possvel desenvolver um novo modelo terico para a tcnica de lente trmica, habilitando sua aplicao no estudo de materiais slidos independente da espessura. O modelo terico para a variao do caminho ptico pode ter significante impacto no design de sistemas laser e tem aplicao direta em tcnicas foto trmicas que relacionam a variao do caminho ptico com propriedades trmicas, pticas e mecnicas de materiais slidos.

Abstract: Wave front distortion in optical components induced by thermal lensing may affect performance and stability of optical systems, such as high-power lasers. Despite of the problems, this effect is the base of several photo thermal techniques. The wave front distortions a result of complex photo elastic effects that characterize the degradation and propagation of the beam and its ability to be focused in spot so small as allowed by the wavelength used. A simple analytical solution for this induced optical path change is known only for low absorbing materials, with the assumption that the stresses obey either thin-disk or long-rod approximations. In this work, it is developed a generalized theoretical model for optical path change for all classes of absorbing materials, which is related to the temperature profile in a simple way . The modeling is based on the solution of the thermoelastic equation and provides time-dependent expressions for the temperature, surface displacement, and stresses for a semi transparent, isotropic and homogeneous material, subjected to an axially-symmetric thermal loads, regardless of the optical element thickness. In order to apply the theoretical model developed here to the design of the optical elements, it is simulated the optical path change for different optical glasses, allowing us to determine the correct thickness to apply the thin-disk and long-rod approximations. Using the optical path change expression, a new theoretical thermal lens model is presented, enabling the thermal lens technique to be applied in the study of solid materials regardless of the sample thickness. The theoretical model to the optical path change could have significant impact on designing laser systems and has direct application in photo thermal techniques, which correlate optical path change to thermal, optical, and mechanical properties of solid materials.
Data da defesa: 6/12/2013
Cdigo: vtls000213187
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2013
Local de Publicao: Maring, PR
Orientador: Prof. Dr. Nelson Guilherme Castelli Astrath
Co-Orientador: Prof. Dr. Luis Carlos Malacarne
Instituio: Universidade Estadual de Maring. Centro de Cincias Exatas
Nvel: Tese (Doutorado em Fsica)/
UEM: Programa de Ps-Graduao em Fsica

Responsavel: zenaide
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: leandro_herculano_da_silva_2013.pdf
Tamanho: 6650 Kb (6809576 bytes)
Criado: 16-09-2014 10:32
Atualizado: 16-09-2014 10:38
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